20

A. FUNGSI BATERAISecara umum baterai berfungsi sebagai sumber energi listrik pada kendaraan. Lebih lanjut baterai berfungsi :1. Saat mesin mati sebagai sumber energi untuk menghidupkan asessoris, penerangan,

dsb.2. Saat starter untuk mengidupkan sistem starter dan menyediakan arus yang memadai

untuk sistem pengapian saat mesin dinyalakan (crangking)3. Saat mesin hidup memberikan suplai ke beban (load) saat kebutuhan beban tersebut

tidak mampu dipenuhi oleh sistem pengisian kendaraan.4. baterai berfungsi sebagai stabiliser suplai listrik pada kendaraann

B. KONSTRUKSI BATERAI

Gambar 1. Kostruksi bateraiKonstruksi baterai terdiri dari :1. Kotak baterai (case)

Merupakan kotak yang menahan dan melindungi komponen-kompoenen baterai dan elektrolit, memisahkan sel-sel baterai dan menyediakan ruang pada bagian bawah untuk endapan plat-plat baterai yang meluruh.

Terbuat dari plastik keras yang transparant2. Cover

cover terikat permanen pada case3. Plat-plat baterai (plates)

merupakan kisi-kisi atau rangka tempat pemasangan campuran antimon dan timah. Plat positif ditandai dengan warna coklat gelap yang terbuat dari timah peroksida

(PbO2) Plat negatif ditandai dengan warna abu-abu yang terbuat dari timah spongi (Pb) Jumlah plat pada baterai akan menetukan besar arus yang dihasilkan baterai

4. Separator Merupakan pemisah berlubang (porous insulator) yang terletak antara palt positif

dan plat negatif Berfungsi untuk mencegah terjadinya kontak antara plat positif dengan plat negatif

21

5. Sel (cells)

Sel terdiri dari gabungan antara plat positif (PbO2) dengan plat negatif Pb) yang ditengah-tengahnya terdapat separator

Pada saat sel ini berada dalam elektrolit (immersed in electrolyte), sel akan menghasilkan beda potensial antara kedua plat sebesar 2.1 volt.

Baterai dengan tegangan 12 volt memiliki 6 buah sel.

Sel baterai dipasang secara selang seling dan dihubungkan oleh konektor sel (gambar 3) Gambar 2. sel baterai

6. Konektor sel (Cell Connectors)Merupakan penghubung antara sel-sel sejenis, konektor positif akan menghubungkan 6 buah plat positif dan konektor negatif akan menghubungkan 6 buah plat negatif.

Gambar 3. Susunan plat baterai

7. Terminal baterai (terminal post)Ukuran terminal positif biasanya lebih besar dari terminal negatif

8. Tutup Baterai (Vent Caps)memiliki ventilasi yang bertugas untuk memisahkan gas hydrogen (terbetuk saat pengisian) dan asam sulfat di dalam baterai. Gas hydrogen akan keluar dan asam sulfat akan mengembun.

Gambar 4. Tutup baterai (vent Caps)

22

C. PROSES PENGOSONGAN DAN PROSES PENGISIANPada saat timah dioksida [PbO2] dan timah Pb direndam di dalam larutan asam, maka akan muncul beda potensial antara ke dua material tersebut.

PROSES PENGOSONGAN (DISCHARGING) Proses ini terjadi jika kedua material

(timah dioksida dan timah) dihubungkan dengan beban.

Arah arus diperlihatkan pada gambar disamping

Proses ini akan berlanjut sampai kedua material menjadi sama dan larutan asam menjadi lemah (memiliki kadar air yang tinggi)

Gambar 5. Proses pengosonganPROSES PENGISIAN (CHARGING) Pada proses ini, sel dihubungkan dengan

sumber arus dari luar. Kutup positif sel (timah dioksida)

dihubungkan dengan terminal positif sumber arus (alternator/battery charger) dan teminal negatif sel (timah) dihubungkan dengan terminal negatif sumber arus (alternator/batteray charger)

Arah arus diperlihatkan pada gambar disamping.

Proses ini akan berlanjut sampai kedua material sel (timah dioksida dan timah) kembali ke kondisi semula

Gambar 6. proses pengisian

DISCHARGINGH2SO4 pada elektrolit terpecah menjadi H2 & SO4.H2 bergabung dengan O2 dari plat positif, membentuk H2O (air)SO4 bergabung dengan Pb dari plat positif dan membentuk PbSO4 dan dengan plat negati membentuk PbSO4

CHARGEDMaterial aktif pada plat negatif : PbMaterial aktif pada plat positif : PbO2Jumlah H2SO4 dalam elektrolit 36% dengan berat jenis 1.27

DISCHARGEDKedua plat ditutupi dengan PSO4 (lead sulfat)Kadar air dalam elektrolit tinggi

CHARGINGSelama pengisian, SO4 meninggalkan plat positif dan negatif dan bergabung dng H2 membentuk H2SO4O2 bergabung dengan Pb pada plat positif membetuk PbO2Gelembung gas Hidrogen terbentuk disekitar plat negatif dan gelembung gas oksigen disekitar plat positif

20

D. REAKSI KIMIA BATERAIBaterai dapat dikosongkan dan di isi kembali secara berulang, Ada 4 kondisi pemakaian baterai, yaitu :

Gambar 7. Siklus pemakaian baterai

20

E. UKURAN KAPASITAS BATERAITerdapat 3 ukuran yang dipergunakan untuk menunjukkan kapasitas baterai :1. CRANKING CURRENT AMPERE (CCA)

CCA menyatakan besar arus yang dapat dikeluarkan oleh sebuah baterai dengan kapasitas penuh (fully charged battery) pada suhu –17.8C, selama 30 detik dengan catatan tegangan tiap sel paling rendah 1.2 volt (untuk baterai 12 volt, tegangannya 7.2 volt)

Contoh :

Sebuah baterai dengan nilai CCA = 350 A ; ini berarti baterai tersebut dapat mengeluarkan arus sebesar 350 A selama 30 detik dengan dengan temperatur proses pengosongan –17.8C, dan tegangan total baterai adalah 7,2 Volt

2. RESERVE CAPACITY (RC)RC menyatakan lamanya yang diukur dalam menit sebuah baterai dengan kapasitas penuh (fully charged battery) yang dikosongkan (discharging) pada suhu 26.7 C dengan arus pengosongan sebesear 25 A dengan catatan tegangan tiap sel paling rendah 1.75 V (untuk baterai 12 V tegangannya 10.50 V.)Contoh :Sebuah baterai dengan nilai RC = 55 menit ; ini berarti baterai tersebut mampu memberikan arus sebesar 25 A pada suhu 26.7 C selama 55 menit dan dan tegangan baterai setelah 55 menit tersebut adalah 10.5 Volt

3. AMPERE HOUR CAPACITY (AH)AH menyatakan besar arus sebuah baterai dengan kapasitas penuh (fully charged battery) yang dikosongkan (discharging) pada suhu 26.7 C selama 20 jam (hour) dengan catatan tegangan tiap sel paling rendah 1.75 V (untuk baterai 12 V tegangannya 10.50 V.)Contoh :Baterai dengan nilai AH = 80 AH; ini berarti beterai tersebut dapat memberikan arus 4 ampere selam 20 jam non stop dan tegangan baterai setelah 20 jam tersebut = 10.50 Volt

F. KESELAMATAN KERJA DAN PERTOLONGAN PERTAMASebelum melaksanakan pengujian tersebut perlu diperhatikan masalah keselamatan kerja. Hal-hal tersebut antara lain: Baterai pada umumnya berukuran besar dan berisi larutan asam sulfat, oleh karena itu

harus hati-hati jangan sampai cairan baterai mengenahi pakaian, kulit maupun kendaraan.

Gunakan alat pelindung atau alat pengaman, termasuk pemakaian alas kaki yang sesuai dan pelindung mata

Putuslah hubungan kabel baterai pada saat anda akan memperbaiki beberapa bagian dari suatu sistem rangkaian kelistrikan.

Lepas hubungan terminal baterai ke ground terlebih dahulu, karena bila melepas terminal positip akan kemungkinan terjadi hubungan pendek melalui kunci ke bodi kendaraan.

Gas yang keluar dari bagian atas sel baterai selama proses pengisisan dan pengosongan bersifat mudah meledak, jangan menyalakan korek atau merokok dekat lokasi pengisian baterai.

Baterai Cadangan

STEP 1

Baterai Kendaraan yang akan dilepas

Jepitkan klem merah ke terminal + motor starter

Jepitkan klem hitam ke massa

Ke Massa

Ke Motor Starter

21

Saat melepas baterai untuk menguji baterai perlu diperhatikan keamanan awal yang diperlukan untuk menghindari pemakai atau kerusakan alat elektronik akibat pelepasan baterai.Prosedur melepas baterai kendaraan dengan alat elektronik

Gambar 8. Urutan melepas baterai kendaraan dengan alat elektronik

Sebelum menghubungkan pengisian baterai, kedua terminal baterai positif dan negatif harus dilepaskan dari sistem rangkaian elektronik.

Apabila baterai anda memiliki lubang ventilasi pengaman jangan buka tutup penyumbatnya ketika melakukan proses pengisian, bila baterai anda tidak memiliki lubang pengaman, bukalah tutup penyumbatnya agar gas hodrogen yang dihasilkan pada saat proses pengisian dapat keluar.

Jangan melepas atau menghubungkan terminal baterai saat alat pengisian bekerja. ini akan menyebabkan munculnya bunga api dan menyalakan/membakar gas hidrogen yang ada dalam baterai.

jangan salah memasang posisi terminal baterai, ini akan membalik polarisasi dan mengakibatkan rusaknya alternator dan sistem elektronik yang mempergunakan semikonduktor.

PERTOLONGAN PERTAMA KECELAKAANBila cairan asam baterai mengenai kulit anda lakukan :

Cuci kulit dengan air bersih cuci berulang kurang lebih 5 menit bila caiaran mengenai mata, cuci mata dengan air berulang dan segera pergi ke dokter bila cairan elektrolit mengenai cat kendaraan, segera cuci dengan air yang banyak

G. HIDROMETER

Gambar 9. Hidrometer

22

Cara penggunaan

A

B

CGambar 10. Penggunaan dan pembacaan hidrometer

H. PEMERIKSAAN DAN PENGUJIAN BATERAIAda 3 jenis pemeriksaan dan pengujian baterai :1. PEMERIKSAAN VISUAL

Meliputi pemeriksaan ; Kotak baterai Sel baterai Terminal baterai Jumlah elektrolit Kabel baterai Pemegang baterai

Masukkan sedotan ke lubang baterai

Remas/tekan balon karet elektrolit baterai sehingga pemberat di dalam hydrometer terangkat dan tidak menempel pada permukaan kacaJangan mengeluarkan hydrometer dari baterai!!!

Lakukan pembacaan dengan posisi mata sejajar dengan tinggi permukaan elektrolit yang tersedot

23

gambar 10. pemeriksan visual baterai

2. PEMERIKSAAN KONDISI MUATAN BATERAI (STATE OF CHARGE)Pemeriksaan kondisi muatan baterai dilakukan dengan 2 cara, yaitu :

Pemeriksaan berat jenis bateraiPemeriksaan tegangan rangkaian terbuka (open circuit voltage)

PEMERIKSAAN BERAT JENIS BATERAI (SPESIFIC GRAVITY TEST)Baterai penuh pada suhu 20 ºC mempunyai Bj 1,270, dan baterai kosong mempunyai Bj 1,100 -1,130.Tabel 1. Hubungan Bj dengan % muatan baterai

BERAT JENIS BATERAI % MUATAN BATERAI1,270 100%1,230 75%1,190 50%1,145 25%1,100 0%

Battery service, Kevin R Sulivan page 6Berat jenis elektrolit berubah sebesar 0,0007 setiap perubahan 1 ºC. Spesifikasi berat jenis normal ditentukan pada 20 ºC, oleh karena itu saat pengukuran temperatur elektrolit harus diamati. Rumus untuk mengkoreksi hasil pengukuran adalah:

Dengan :S 20 ºC : berat jenis pada temperatur 20 ºCSt : Nilai pengukuran berat jenist : Temperatur elektrolit saat pengukuranContoh:Tentukan berat jenis baterai bila hasil pengukuran pada temperatur 0ºC, menunjukkan berat jenis 1,260.S 20 ºC = St + 0,0007 x (t - 20)

= 1,260 + 0,0007 x ( 0 – 20)= 1,260 – 0,0014= 1,246

S 20 ºC= St + 0,0007 x (t - 20)

24

Variasi atau perbedaan berat jenis elektrolitVariasi nilai berat jenis elektrolt baterai ditentukan dari selisih antara nilai berat jenis sel tertinggi dengan nilai berat jenis sel terendah. Perbedaan yang diizinkan adalah sebesar 0,050, jika ditemukan perbedaan yang besar dari 0,050 direkomendasikan mengganti baterai, misal :

SEL 1 2 3 4 5 6BJ 1,260 1,230 1,240 1,220 1,190 1,250

Berat jenis tertinggi ditemukan pada sel 1 dan yang terendah pada sel 5. Perbedaan berat jenis baterai ini adalah = 1,260 – 1,190 = 0,07.Maka baterai ini harus direkomendasikan untuk diganti

Tindakan yang harus dilakukan terkait hasil pengukuran elektrolit adalah sebagai berikut:Tabel 2. Tindakan yang dilakukan berdasarkan hasil pengukuran Bj

HASIL PENGUKURAN TINDAKAN

1.280 atau lebih Tambah air suling agar Bj berkurang

1.220-1.270 Tidak perlu tindakan

1.210 atau kurang Lakukan pengisisan penuh, ukur Bj. Bila masih dibawah

1.210, ganti baterai

Variasi Bj kurang 0.050 Tidak perlu tindakan

Variasi Bj 0.050 atau lebih Ganti baterai

Pada bebarapa baterai menggunakan indakator berat jenis.

gambar 11. baterai dengan indicator Bjindikator memiliki 3 warna yaitu : warna hijau, menunjukkan kondisi baterai masih baik warna hijau gelap, menunjukkan baterai perlu diperiksa elektrolit dan isinya warna kuning, menunjukkan baterai perlu diganti

PEMERIKSAAN TENGANGAN RANGKAIAN TERBUKA (OPEN CIRCUIT VOLTAGE)Pemeriksaan kondisi muatan baterai dengan cara ini menggunakan multimer digital, penggunaan multimeter analog tidak direkomendasikan karena pembacaan yang tidak akurat. Prosedur pemeriksaan ini :1 Nyalakan lampu kepala beberapa menit untuk melepaskan suface charge2 Matikan lampu kepala tersebut dan ukura tegangan antara terminal positif baterai

dengan terminal negatif baterai dengan multimeter digital3 Catat hasil pengukuran

25

Tabel 3. Hubungan Tegangan baterai dengan % muatanV 12,6 V 12,4 V 12,2 V 12,0 V 11,9 V

% muatan 100 % 75 % 50 % 25 % 0 %

Battery service, Kevin R Sulivan page 11

3. PENGUJIAN ATAU PEMERIKSAAN BEBAN (HEAVY-LOAD TEST)Pengujian beban (heavy load test) dilakukan untuk menentukan kemampuan baterai memberikan arus, misalnya saat mesin dinyalakan atau distart. Pemeriksaan ini menggunakan battery load tester. Baterai yang akan diuji menggunakan alat ini harus memiliki kondisi muatan paling sedikit 75%Berdasarkan Training Manual Electrical Grup step 2, pengujian tegangan baterai dapat dilakukan dengan cara :1 Baterai dalam keadaan terhubung dengan engine2 Putar kunci kontak ke posisi START3 Ukur tegangan baterai dengan menggunakan multimeter digital4 Jika pembacaan multimeter dibawah 9,6 Volt direkomendasikan unutk mengganti

baterai

I. HUBUNGAN KONDISI MUATAN DENGAN BERAT JENIS ELEKTROLITDari hasil pengukuran elektrolit baterai dapat diketahui nilai berat jenis baterai tersebut dan dari nilai berat jenis tersebut dapat kita perkirakan berapa persen muatan yang masih tertinggal. Untuk menentukan berapa persen muatan yang masih tertinggal tersebut dapat berpedoman kepada grafik berikut.Grafik Tingkat Kekosongan Baterai V/S Berat Jenis Elektrolit

Contoh :Jika diketahui niali berat jenis suatu baterai adalah 1,18 kg/l, maka tingkat kekosongan muatan baterai tersebut adalah : 40%Nilai 40% artinya muatan yang telah hilang adalah sebesar 40% dari muatan total dan tertinggal muatan sebesar 60%

26

J. PENGISIAN LAMBAT DAN PENGISIAN CEPATDilakukan dengan mengalirkan energi listrik dari luar. Alat untuk mengisi baterai disebut dengan Battery charger. Pengisian baterai dapat dilakukan dengan 2 cara :1 Pengisian lambat

Dilakukan dengan memberikan 10% dari kapasitas baterai. Lama atau waktu pengisian bergantung pada hasil pengukuran berat jenis dan dihitung dengan persamaan berikut:

waktu pengisian=tingkat kekosongan(Ah)

arus pengisianx (1,2 sampaidengan1,5 )

Contoh Baterai dengan kapasiats 50AH. Pengukuran hidromter pada temperatur 200C menunjukkan nilai 1.18.Solusi :Arus pengisian lambat = 10% x 50 = 5 ATingkat kekosongan muatan (ditentukan berdasarkan grafik 1) = 40%Kekosongan baterai sebesar 40% = 40% x 50Ah= 20Ah

Waktu pengisian = 20 Ah5 A

x (1,2 sampai dengan1,5)

= 4,8 sampai dengan 6 jamJADI ARUS PENGISIAN LAMBAT = 5 A WAKTU PENGISIAN LAMBAT = 4,8 sampai dengan 6 jam

2 Pengisian cepatDilakukan dengan menggunakan arus yang besar dan tidak boleh melebihi 50% kapasitas baterai.Dilakukan dalam waktu 0,5 sampai dengan 1 jam

arus pengisian=tingkat kekosongan baterai(Ah)

1+waktu pengisian(h)Pada pengisian cepat tutup lubang elektrolit harus dilepas.

Contoh Baterai dengan kapasiats 50AH. Pengukuran hidromter pada temperatur 200C menunjukkan nilai 1.18.Solusi :Tingkat kekosongan baterai (ditentukan berdasarkan grafik 1) = 40%Kekosongan baterai sebesar 40% = 40% x 50Ah= 20AhWaktu pengisian = 30 menit atau 0,5 h

arus pengisian= 20 Ah1+0,5H

=13,3 A

JADI ARUS PENGISIAN CEPAT = 13, 3A WAKTU PENGISIAN CEPAT = 0,5 h